新能源发电侧储能技术的应用现状

新能源发电侧储能技术的应用现状

武永杰

国投新疆新能源有限公司 新疆 乌鲁木齐 83000

     摘要：随着生态环境保护任务的不断紧迫，人们的环保意识不断增强，一次性能源资源趋于枯竭，新能源的开发和应用成为关注的重点，开发利用新能源是缓解目前能源资源短缺和环境污染问题的必然选择，更是国家高度重视的项目。随着我国的新能源革命不断推进，新能源发展已经取得一定成效，新能源装机容量也在持续增长，新能源发电侧储能技术应用十分必要，对于促进能源安全和应用灵活性都有积极作用。本文就新能源发电侧储能技术进行分析，研究相关技术的具体应用情况。

关键词：新能源；发电侧；储能技术；应用

社会发展和电力应用是息息相关的，电力是重要的基础性能源，其平稳有序的供应直接影响着社会的生产生活。但是，风电、光伏等新能源生产在缓解能源紧张和生态污染的同时，在并网接入中也存在一些问题和困难，影响其应用效率和成本。对此，研究新能源发电侧储能技术十分必要，这对于新能源的高效、安全、低碳应用都至关重要。在储能领域，要体现以设计为先导，以技术为起点，以市场为导向，不断探索和试验，目前，与此相关的项目正在全国多个地区实施，水光能互补、军民融合、可再生能源建设、光伏储能、发电项目以及这些储能技术如何在新一轮能源转型中发挥优势和作用，是值得探讨的重要话题，需要进一步研究。能源转型关系着全社会经济发展，承载着人们对美好生活的需求和向往，相关研究可以共同探讨风能、太阳能和储能电站的项目规划、安全建设、系统集成技术应用、运行模式、电网接入、标准体系和评估机制、调度模式、储能项目提交、审批流程和体制机制等，有利于继续为储能行业的持续稳定发展做出更多贡献。

1. 新能源发电侧储能系统重要性

就新能源发电工程来看，作为一种可循环利用、可再生能源，新能源类型多样，如太阳能、风能、地热能、海洋能、核聚变能等，目前新能源已经实现了在很多社会生产和生活领域的应用。如太阳能在生活中应用比较多，在解决能源供应紧缺问题的同时，也让能源应用的便利性不断提升。传统能源在具体开发利用中，对地球生态环境带来严重的破坏，加之化石能源等传统能源属于不可再生能源，长时间来消耗严重，因此对新能源的使用是必然趋势。增加新能源发电规模，可以减少对传统能源的消耗，有利于环境保护和成本控制。新能源发电优势众多，但随着各省新能源项目大规模落地，电网接入和电力电量消纳问题也成为了器产业发展的最大掣肘，因此在新能源发电侧建设储能设施成为一种行之有效的手段。新能源发电的随机性、中断性和波动性难以控制，容易在弱电网地区造成电网电压和频率稳定问题。同时，一些地区风电、光电的弃电率居高不下，除了减缓用电量增速，保持高装机低负荷外，新能源发电和输电线路需要进一步改善。在新能源发电方面，建设大型储能电站具有规模大、设备单位成本低、土地建设投资少、电网支撑投资少等优势，有利于促进可再生能源消纳，缓解风电停电等日益突出的问题，提高电网安全稳定运行。目前的城市生产和生活离不开电能支持，而通过新能源发电侧储能系统应用，能够带来多方面积极影响。（1）促进火电机组调峰能力增强。在电网的具体运行中，需要大量装机容量供热机组，但是多数情况下，在进入供暖期后，电网调峰能力下降，对相应储能系统的电网调峰能力有重要影响，在新能源发电侧储能系统中，应用有效的储能技术，可以促进大容量储热目标实现，强化机组在供暖期的调整能力。（2）增强电网稳定性。目前，我国对可再生能源的开发和研究力度还在持续加大，而在用的传统机组容量降低容易导致系统惯性不足，对电网安全和稳定运行会造成一定危害，而借助快速响应的储能系统应用，可以对过程中出现的频率波动进行控制，确保电网的安全、稳定、有序运行。（3）减少电网峰谷差。电网峰谷差大，而使用峰谷电价且电力用户负荷峰谷差突出的电力用户，可以通过用户或第三方投资建设储能系统，实现价格套利，还可以参与竞争，这对于降低电网峰谷差是有利的。（4）减少断面受阻。目前电网的覆盖面比较广，送电距离长，可以在新能源发电侧，配置大规模储能系统，不断降低因为断面受阻导致的弃风弃光电量问题。

2. 新能源发电侧储能方式

在目前的新能源发电中，储能方式主要结合的储能原理包括机械储能、电化学能力存储、电磁储能等。通过对电能向其他能的转换存储，在需要的情况下，再将其转化为电能传输出去。其中，机械储能包括抽水储能、飞轮储能等。前者指的是在电力系统中应用广泛的储能技术，在削峰填谷、调相以及紧急事故处理等过程中应用，对于促进相关电站以及核电站的运行效率提升具有积极作用。后一种储能方式能够根据相应容量建造，实际储存能量的释放时间从几小时到几天不等，其储能综合利用效率约为70%～85%。相对而言，抽水蓄能模式可以满足大规模的储能需求，但是因为水文条件影响，这种储能方式对于环境造成的破坏比较严重，因此使用受限。而飞轮储能模式主要是通过电动机带动飞轮高速转动，将电能转化为动能储存，在需要的情况下，再通过飞轮转动带动发动机发电来输出电能。这种储能技术模式应用中，需要不断研究提升能量密度的复合材料以及超导磁悬浮技术，这对于降低能量损耗至关重要。通过提升复合材料能量密度，可以提升系统储能密度，降低系统体积和重量。此外，电化学储能原理是通过对电能转化为化学能的方式对其进行存储，在需要时将其转化为电能传输出去，这种储能方式是通过锂电池、铅酸蓄电池等储能。

3. 新能源发电侧储能技术应用

就储能技术在电网中的具体应用来看，其优势众多，能够促进可再生能源渗透率，推进分布式发电发展，还能提高电网运行的安全和稳定性，确保调峰充分，降低高峰负荷及对应电网投资和电源投资。此外，通过电价设计，还能促进电力市场自由化发展，但是，目前电池储能依然是分布式电网发展中面临的突出技术难题。就目前新能源发电侧储能技术应用来看，主要包括以下几种。

3.1  电化学储能技术

这种储能技术在目前新能源发电侧的应用是最为普遍的，其重要性不言而喻。就新能源发电技术应用来看，电化学储能技术主要是通过锂离子电池、液流电池以及铅酸电池，基于全新的全钒液流储能系统技术，对全钒液流电池以及锂离子电池进行性能的对比分析，研究两者的各自优势和不足。相对来说，全钒液流电池的使用安全性更高，能够满足电网安全储能和运行的需要，还具备长时间充放电的应用特点，所以，目前在新能源发电侧储能中的应用比较普遍。在“十四五”期间，电化学储能作为支撑能量转换的关键技术将呈现快速发展趋势。据相关机构统计显示，2020 年，我国电化学储能新投产规模将达到 1.56GW，首次突破 GW 大关。随着国内新能源占比的不断提升，储能系统成本作为电力营销推广的一部分逐步解决，储能及备用设备行业将加速增长。

3.2  储能系统 PCS 技术

PCS 即储能功率变换器，这一设备通过和电池组以及电网连接，能够对电路拓扑结构进行优化，还能实行控制策略制定和参数设置，包括多种运行模式，相关模式之间可以实现灵活切换，可以将多个 PCS 模块并联起来运行，实现多储能系统的 SOC 控制目标。

3.3  广域储能调度技术

在新能源发电侧的储能中，储能配合新能源运行，一般以日调节为主，结合新能源运动出力。通过对新能源波动情况的把握，相应运行方式和新能源出力特征也不一样，在新能源大发的情况下进行充电操作，然后到新能源出力的情况下降低放电。

3.4  储能系统能量管理技术

在新能源发电侧储能技术应用中，通过不断优化能量管理技术的应用，能够让新能源消纳能力得以提升，从而不断提升发电质量。

参考文献：

[1] 陈铉 , 阚博文 , 刘广一 .GPU 技术的最新进展及其在电力系统中的应用前景探讨 [J]. 电力信息与通信技术 ,2018,16(3):16-25.

[2] 蔡福霖 , 胡泽春 , 曹敏健等 . 提升新能源消纳能力的集中式与分布式电池储能协同规划 [J]. 电力系统自动化 ,2022,46(20):23-32.